6 Измерение координат, размеров дефектов, определение их формы

6 Измерение координат, размеров дефектов, определение их формы.

При проявлении эхо-сигналов на рабочем участке развертке ,чувствительность снижается до контрольного уровня, и если эхо-сигнал превышает этот уровень, то измеряются характеристики дефекта :

-координаты дефекта ;

-максимальную амплитуду эхо-сигнала и эквивалентный размер ;

-условную высоту ;

-условную протяженность ;

-характеристики формы и ориентации дефекта ( если требуется ) ;

Измерение координат и размеров дефектов является обязательной операцией, т.к. результаты измерений используют при оценке допустимости дефекта.

6.1. Определение координат.

Местонахождение дефекта в св. шве

Определяют три координаты :

-глубина залегания дефекта-h

-расстояние вдоль поверхности изделия от точки ввода до перпендикуляра, восстановленного к поверхности из дефекта –x;

-расстояние вдоль оси шва от дефекта до какой-либо выбранной точки отсчета.

глубиномерное устройство дефектоскопа измеряет временной интервал между зон. Импульсом и эхо-сигналом от дефекта. скорости ультразвуковых колебаний в приме и металле ОК и угол ввода известны, а зная Т можно определить x и h.

Для прямого пэп: ;

Для наклонного , где

r - расстояние от точки выхода до дефекта.

Глубиномеры соврем. отеч. Дефектоскопов (УД-2-12) проградуированы непосредственно в значениях h и x, которые высвечивают цифровой индикатор.

При контроле отраженным лучом глубину дефекта h определяют с учетом числа отражений. значение h определяют также по глубиномеру.

Координаты определяют при положении ПЭП, соответствующем мах амплитуде эхо-сигнала

6.2.Определение амплитуды эхо-сигнала и эквивалентного размера.

Амплитуду эхо-сигнала измеряют по показаниям аттенюатора при заданной его высоте на экране дефектоскопа.

В его основе лежит относительный метод – сравнение эхо –сигнала от дефекта с каким –либо опорным сигналом, полученным тем же ПЭП от отражателя известной величины и геометрической формы.

Важно унифицировать процесс измерений. чтобы размер дефекта выражается через какую-то стандартную величину. В у. з. дефектоскопии в качестве унифицированной единицы измерения принята эквивалентная площадь, которая измеряется площадью дна плоскодонного отверстия, расположенного на той же глубине, что и дефект, и дающего эхо-сигнал такой же амплитуды.

Аналогично измеряется эквивалентный диаметр.

При измерении эквивалентного размера дефекта наклонным ПЭП ось плоскодонного отражателя должна быть сосна оси пучка.

 

Поэтому для измерения эквивалентной площади дефекта с площадью образцов эхо-сигнал от дефекта сравнивается с сигналами от плоскодонных отверстий различной величины, выполненных на той же глубине, что и дефект .Акустические св-ва образца и качество его поверхности должны быть такие же, как в контролируемом изделии.

Недостаток: необходимость изготовлять большое число тест-образцов с широким набором плоскодонных отражателей по диаметру и глубине .

Есть другой способ оценки S - по диаграммам

АРФ – диаграммы

6.3. Определение условных размеров дефектов.

Говоря об условных размерах дефектов вводятся понятия условной протяженности и условной высоты.

Условная протяженность ΔL – длина зоны перемещения преобразователя вдоль шва, в пределах которой фиксируется эхо-сигнал от дефекта. При этом крайними положениями преоб-ля считают те, при которых амплитуда эхо-сигнала уменьшается до контрольного уровня чувствительности.

 

Условная высота ΔH определяется разностью глубин, измеренных в крайних положениях искателя при перемещении его перпендикулярно длине шва. Условную протяженной несплошности измеряют в том месте, где эхо-сигнал имеет наибольшую амплитуду.

В большинстве существующих норм оценки качества протяженные дефекты не допускаются. К линейным размерам относят также условную ширину объемных дефектов.

Анализируя условные размеры дефекта, можно получить дополнительную информацию о выявленном дефекте, не содержащуюся в амплитуде эхо –сигнала. А именно о конфигурации и ориентации дефекта.

 

Распознавание типа дефектов.

В задачи УЗД входит определение не только размера и дефектов, но также определение типа ориентации.

Информация о типе дефекта может быть получена путем анализа индикатрисы рассеяния, которое характеризует акустическое рассеянное поле, возникшее при встрече волны с дефектом.

Методы определения типа дефекта делят на 4 группы:

1) основанные на измерении условных размеров дефектов

2) основанные на определении акустического коэффициента формы эхо-методом.

Плоскостные и объемные дефекты распознаются за счет возможности наблюдать и измерять амплитуды не одного (как при эхо-методе ) ,а двух отраженных сигналов – обратного и зеркального.

Для объемных дефектов К ф > 1, для плоскостных Кф<1, На Кф плоск. деф. Влияет и его ориентация, в отличии от объемного.

3) основаны на использовании дифракционных и трансформированных волн.

Определяют коэффициент трансформации, которой зависит от поверхности дефекта, его ориентации, размера. При этом измеряются и сравниваются амплитуды отраженной (П1) и трансформированной (П2) от дефекта волн.

Существует много других способов метода 3 .

 

4) спектральные методы.

Суть : дефект озвучивают УЗ-колебаниями в широкой полосе частот, принимают дифрагированные на дефектах волны и анализируют их спектры по частоте, кот-е зависят от формы, ориентации, Сюда относятся методы ультразвуковой голографии и томографии.

Недостаток : требуется сложная аппаратная реализация.

Оформление отчетной документации.

Результаты контроля каждого св. соед. должны быть зафиксированы в раб. журналах и заключениях. Сведения в журнал заносятся дефектоскопистом. Правильность оформления журнала и заключений контролирует лицо, ответственное за оформление документации. Журнал должен иметь сквозную нумерацию страниц, прошнурованным.

В журнале должны быть отражены :

1- индекс шва по чертежу ;

2- диаметр и t св. соед-я ;

3- категория ответственности св. соед-я ;

4- тип дефекта и его номер ;

5- мах допустимая экв. площадь ;

6-тип ПЭП, частота и угол ввода, учетный номер ;

7- описание несплошности ;

8- число несплошностей на любых 100 мм длины шва ;

9- оценка качества ;

10- подпись дефектоскописта;

11- номер и дата заключения.

Журналы должны храниться на предприятии в архиве службы 5 лет.

Контроль стыковых сварных соединений.

Контроль св. соед-й с усилением t = 3,5 – 120 мм производится наклонным ПЭП прямым или прямым и однократно отраженным лучом с одной пов-ти изд-я. Каждый шов контролируется с двух боковых сторон.

Параметры контроля определяются прежде всего толщиной сварного соединения.

Оптимальные параметры ПЭП для контроля заданной толщины могут быть определены из графика.

Чем оптимальней выбраны параметры, тем выше полнота прозвучивания сечения св. соединения. Для контроля швов t= 3,5 -15 мм ( односторонняя электродуговая сварка ) наиболее эффективны ПЭП с большими углами ввода ( β = 530 - 550 ) и малой стрелкой. Рабочая частота f = 4-5 МГц.

Для контроля швов t = 16-40 мм наиболее эффективно применение стандартного ПЭП β = 500, f = 25 Гц.

Важной проблемой при контроле односторонних швов является наличие ложных сигналов от провисания, неровностей в корне шва.

Швы t = 41-120 мм, выполняемые двусторонней сваркой, обычно контролируют двумя наклонными ПЭП. Корневую часть ПЭП с β =400 и верхнюю часть с β =50 0 на частотах f 1,8 и 2,5 МГц только прямыми лучами. Если в технологии предусмотрено удаление усиления шва, то помимо накл. ПЭП контроль ведется прямыми ПЭП.

Наиболее опасные дефекты – стянутые непровары в корне шва и трещины, ориентированные в вертикальной плоскости. Они плохо выявляются эхо - методом. ( лучше эхо-зеркальной и дельта-метод )

При контроле толстостенных швов, ремонт которых очень дорог, важно не только найти дефект, но и распознать его тип. Наиболее эффективно здесь измерение коэффициент формы.

тавровых соединений.

При контроле угловых швов с полным проплавлением возможно применение трех схем :

 

Контроль угловых швов таврового соединения с К – образной разделкой начинают с поиска непровара в корне шва прямым или однократно отраженным лучом.

При отсутствии непровара контролируется нижняя часть шва –прямым лучом 1) и прямым лучом 2) ( см. рис. ) Для данной схемы характерен минимум ложных сигналов.

 

Если доступ со стороны стенки затруднен (т. е. невозможен по схеме 1) прозвучивание выполняют по схемам 2 и 3 . Контроль по схеме 2 обеспечивает выявление пор, шлаковых включений, а также несплавлений, благоприятно ориентированных к УЗ –лучу.

При данной схеме чаще, чем при сх. 1 возникают ложные сигналы, . Поданной схеме практически невозможно выявить непровар в корне шва, т.к. ультразвуковой пучок испытывает зеркальное отражение.

 

При толщине полки t > 40 мм можно применять прямой ПЭП. Непровар корня шва хорошо обнаруживается с помощью прямого ПЭП и двух жесткосоединенных наклонных ПЭП, включенных по разделенной схеме (один излучатель, другой – приемник ).

Целесообразно применять ПЭП с такими углами ввода и стрелой d. при которых обеспечивается контроль нижней части прямым, а верхней – однократно отраженным лучом.

 

Контроль угловых соединений.

Более приемлемой является схема! При этом нижнюю часть углового шва прозвучивают прямым, а верхнюю однократно отраженным лучом.

В тех случаях когда доступ к контролю по схеме 1 затруднен используют схемы 2 и 3.

 

Контроль угловых соединений трубопроводов.

Контроль угловых св. соединений патрубков или труб с номинальной толщиной t стенки 4,5-65 мм с сосудами (корпусами) без конструктивного зазора производится наклонными совмещенными со стороны патрубка.

 

Контроль путем сканирования по поверхности сосуда осущ-ся при диаметре последнего не менее 800 мм (рис 2)

Угол ввода и стрела преобразователей должны обеспечивать проведение контроля корня шва прямым лучом .

Обычно используют наклонные ПЭП с β = 530 - 550; f = 2,5 Гц; β = 500 ; f = 2,5 Гц; β = 400 ; f = 1,8 - 2,5 Гц.

При Н >= 65 мм β = 300 и 400; f = 1,25... 1,8 Гц;

Особенностью контроля данных соед-ний является то, что ширина усиления в разных секторах разная.

В сечении 2 она может быть в 1,5 больше, чем в сечении 1.

Контроль нахлесточных соединений.

У. З. контроль св. соед-х в нахлестку, произв-ся на частотах 2,5-5 МГц обычно со стороны нижнего листа однократно отраженным лучом по совмещенной схеме.

При такой схеме контроля выявляются тещины, непровары вертикальной кромки и корня шва, а также одиночные дефекты по сечению шва.

Если , то β = 300; если , то β = 400 ; , то β = 500 .

Для обеспечения прозвучивания всего сечения шва ПЭП перемещают в пределах .

Одна из основных сложностей контроля нахлесточных соединений - назначение браковочной чувствительности. Ее величина, а также точные параметры контроля устанавливаются в каждом конкретном случае в соответствии с техническими условиями на ее изготовление.

Контроль сварных соединений из аустенитных сталей.

Их особенность - имеют анизотропную крупнозернистую структуру столбчатого строения, что затрудняет их у. з. контроль из-за высокого уровня структурных помех, большого затухания ультразвука, анизотропности св-в .

Поэтому на экране дефектоскопа на фоне сигналов структурных помех практически невозможно различить эхо-сигналы от небольших дефектов. Уровень помех зависит от содержания феррита в аустенитно-ферритных швах и частоты у. з. колебаний. Снижение их уровня может быть за счет использования раздельного излучения уз – волн.

Более высокий уровень помех наблюдается от поперечной волны по сравнению с продольной. Поэтому целесообразней применять для контроля аустенитных швов продольных волн с использованием наклонных раздельно-совмещенных преобразователей при t > 20 мм .

При настройке чувствительности глубиномера, установке рабочей зоны развертки обязательно следует применять СОП со сварными швами по форме шва, толщине акуст. свойствам, шероховатости поверхности, ширине усиления тождественными штатным св. соединениям.

При определении координат дефектов желательно сопоставлять результаты, полученные при контроле с разных сторон шва.